專(zhuān)題3細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3講捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)、光合作用的原理1.科學(xué)家恩格爾曼用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)需氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析錯(cuò)誤的是()一、單項(xiàng)選擇題A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝片需放置在黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量B.需氧細(xì)菌聚集多的原因是光合作用制造的有機(jī)物多C.圖中細(xì)菌分布的差異是水綿在不同區(qū)域光合作用強(qiáng)度不同造成的D.水綿的葉綠體螺旋狀分布在細(xì)胞中有利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行答案：B2.為了測(cè)定葉片葉綠體中的色素含量，某中學(xué)興趣小組利用兩種方法分別提取菠菜葉片的葉綠體色素，并測(cè)定含量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.方法①中的“？”代表的是SiO2，加入該成分以便研磨更充分B.方法①②中加入CaCO3的作用是保護(hù)葉綠素，提高色素的提取量C.方法②中沸水浴可破壞膜結(jié)構(gòu)，使色素充分釋放D.方法②延長(zhǎng)沸水浴時(shí)間，色素提取更充分答案：D【解析】D方法②延長(zhǎng)沸水浴時(shí)間，葉綠體中的色素會(huì)被分解，色素提取量變少，D錯(cuò)誤。3.（2024·山東高三模擬）如圖是某生物體內(nèi)的某個(gè)細(xì)胞代謝圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A.甲、乙分別表示葉綠體和線粒體，該生物一定為高等植物B.甲、乙中所示的物質(zhì)與能量處于平衡狀態(tài)，該生物一定能存活C.該生物細(xì)胞將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一定與甲有關(guān)D.乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時(shí)，可以參與的代謝過(guò)程包括H2O的光解產(chǎn)生O2答案：C【解析】C甲可利用CO2合成有機(jī)物，為葉綠體，乙可利用O2產(chǎn)生CO2進(jìn)行有氧呼吸，為線粒體，該植物不一定是高等植物，有些低等植物中也有葉綠體與線粒體，A錯(cuò)誤；若題圖中能夠進(jìn)行光合作用的細(xì)胞的物質(zhì)與能量處于平衡狀態(tài)，但是植物還有不能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，則整株植物的光合速率小于呼吸速率，該生物不能存活，B錯(cuò)誤；H2O的光解不消耗ATP，D錯(cuò)誤。4.（2024·廣東調(diào)研卷）科學(xué)家在厭氧型光合細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了一種利用菌綠素的原始光合作用機(jī)制，其基本原理如圖所示。該細(xì)菌的光合作用與高等植物相比，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.ATP的合成同樣依賴(lài)色素分子吸收光能B.菌綠素和葉綠素同樣位于類(lèi)囊體薄膜C.(CH2O)的合成都需要ATP和NADPH的參與D.該細(xì)菌不釋放O2是因?yàn)镹ADPH的H來(lái)自H2S答案：B【解析】B高等植物光合作用過(guò)程中，ATP的合成依賴(lài)光合色素吸收光能，據(jù)圖分析可知，厭氧型光合細(xì)菌中ATP的合成同樣依賴(lài)色素分子（菌綠素）吸收光能，A正確；菌綠素是厭氧型光合細(xì)菌中分布的色素，細(xì)菌屬于原核生物，沒(méi)有葉綠體，也沒(méi)有類(lèi)囊體薄膜存在，高等植物的葉綠素位于類(lèi)囊體薄膜上，B錯(cuò)誤；高等植物暗反應(yīng)過(guò)程中C3的還原需要ATP和NADPH的參與，生成(CH2O)，圖中厭氧型光合細(xì)菌(CH2O)的合成也需要ATP和NADPH的參與，C正確；據(jù)圖分析可知，圖中H2S轉(zhuǎn)變?yōu)镾O42-的過(guò)程中合成了NADPH，因此該細(xì)菌不釋放O2是因?yàn)镹ADPH的H來(lái)自H2S，D正確。5.如圖為植物體內(nèi)在不同條件下的生化反應(yīng)示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.光合作用的過(guò)程包括光反應(yīng)階段和卡爾文循環(huán)過(guò)程B.植物細(xì)胞中，卡爾文循環(huán)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C.C3與C2合成的葡萄糖在線粒體內(nèi)被徹底氧化分解D.高O2含量環(huán)境不利于植物自身的生長(zhǎng)、發(fā)育答案：C6.（2024·湖南師大附中高三月考改編）為提高蘋(píng)果果實(shí)中的糖含量，研究者利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，處理及結(jié)果如下表。其中M蛋白主要在根表皮細(xì)胞表達(dá)且定位在細(xì)胞膜上。下列說(shuō)法正確的是()項(xiàng)目蘋(píng)果根系置于含有13C標(biāo)記的葡萄糖培養(yǎng)液中蘋(píng)果根系置于葡萄糖培養(yǎng)液中，用13C標(biāo)記的CO2處理蘋(píng)果葉片根系13C含量/mg地上部分13C含量/mg根系13C含量占比/%地上部分13C含量占比/%野生型4.7含量極低44.2455.76M基因過(guò)表達(dá)6.230.8969.11M基因低表達(dá)3.646.7953.21A.M蛋白能促進(jìn)根系從周?chē)h(huán)境中吸收葡萄糖B.葉片合成的有機(jī)物主要是以葡萄糖的形式運(yùn)輸?shù)教O(píng)果根系C.根系不能吸收葡萄糖，葉片光合產(chǎn)物向根系運(yùn)輸，使分配到果實(shí)的糖分減少D.蘋(píng)果應(yīng)在零上低溫、低氧、干燥的環(huán)境中貯存，以減少有機(jī)物損耗答案：A【解析】A根系置于13C標(biāo)記的葡萄糖培養(yǎng)液中，M基因過(guò)表達(dá)的根系含有13C標(biāo)記的葡萄糖含量高于野生型，說(shuō)明M蛋白的功能是促進(jìn)根系吸收葡萄糖，A正確；光合產(chǎn)物以蔗糖的形式通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街参锔魈帲珺錯(cuò)誤；根系通過(guò)表皮細(xì)胞膜上的M蛋白吸收培養(yǎng)液中的葡萄糖，供根部細(xì)胞利用，減少了葉片光合產(chǎn)物向根系的運(yùn)輸，使更多糖分配到果實(shí)，提升果實(shí)中的糖含量，C錯(cuò)誤；適宜的濕度能保證水果水分的充分儲(chǔ)存，從而保證水果肉質(zhì)鮮美，D錯(cuò)誤。7.（2024·寧夏高三月考）如圖為真核細(xì)胞中兩種傳遞電子并產(chǎn)生ATP的生物膜結(jié)構(gòu)示意圖。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述正確的是()A.圖甲為葉綠體內(nèi)膜，圖乙為線粒體內(nèi)膜B.兩種膜產(chǎn)生ATP的能量直接來(lái)源為H＋的跨膜運(yùn)輸C.圖甲中產(chǎn)生的O2被圖乙利用至少跨4層膜D.圖甲中氧為電子受體，圖乙中氧為電子供體答案：B【解析】B圖甲中利用光能分解水，為光合作用的光反應(yīng)，所以圖甲為類(lèi)囊體薄膜，圖乙中利用NADH生成水和ATP，應(yīng)為有氧呼吸，所以圖乙為線粒體內(nèi)膜，A錯(cuò)誤；從圖中分析可知，這兩種膜結(jié)構(gòu)上的ATP合酶在合成ATP時(shí)，都需要利用H＋的跨膜運(yùn)輸，B正確；在類(lèi)囊體產(chǎn)生的O2要被線粒體利用需要穿過(guò)一層類(lèi)囊體膜、兩層葉綠體膜、兩層線粒體膜，共5層膜，C錯(cuò)誤；圖甲中水中的氧失去電子變成氧氣，氧為電子供體，圖乙中氧氣接受電子變成水，氧為電子受體，D錯(cuò)誤。二、不定項(xiàng)選擇題8.卡爾文給小球藻提供14CO2和適宜的光照，研究光合作用暗反應(yīng)過(guò)程中C的轉(zhuǎn)移路徑。某同學(xué)根據(jù)卡爾文的實(shí)驗(yàn)資料，提出了一些推論，下列推論不合理的是()資料推論(1)將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒，發(fā)現(xiàn)90%的放射性物質(zhì)是一種C3①(2)經(jīng)過(guò)5s光照后，檢測(cè)到含有放射性的C5和葡萄糖②(3)在適宜光照和CO2充足的條件下，C3和C5的含量很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，含有放射性的糖類(lèi)不斷增加③(4)當(dāng)停止光照后，C3明顯增加，C5明顯下降④A.推論①：C3是CO2被還原的第一個(gè)產(chǎn)物B.推論②：C3進(jìn)一步反應(yīng)生成C5和葡萄糖C.推論③：C3是暗反應(yīng)的中間產(chǎn)物，糖類(lèi)是終產(chǎn)物D.推論④：C3轉(zhuǎn)化為C5需要依賴(lài)光反應(yīng)的產(chǎn)物答案：A9.為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動(dòng)力，科學(xué)家在黑暗條件下進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A.黑暗的目的是與光照做對(duì)照B.pH＝4的緩沖溶液模擬的是葉綠體基質(zhì)的環(huán)境C.ADP和Pi形成ATP后進(jìn)入類(lèi)囊體腔內(nèi)D.類(lèi)囊體膜兩側(cè)的pH差是葉綠體形成ATP的動(dòng)力答案：ABC【解析】ABC實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是避免光照對(duì)ATP合成的影響，A錯(cuò)誤；pH＝4的緩沖溶液模擬的是類(lèi)囊體腔的環(huán)境，B錯(cuò)誤；ADP和Pi形成ATP后進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，C錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，pH平衡前，加入ADP和Pi能夠產(chǎn)生ATP，而平衡后加入ADP和Pi不能產(chǎn)生ATP，說(shuō)明葉綠體中ATP形成的原動(dòng)力來(lái)自類(lèi)囊體膜兩側(cè)的氫離子濃度差，D正確。10.（2024·長(zhǎng)沙市一中月考）景天科植物多生長(zhǎng)于沙漠等炎熱地區(qū)，其特殊的CO2固定方式為景天酸代謝途徑(CAM)。景天科植物夜晚開(kāi)放氣孔吸收CO2經(jīng)過(guò)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的催化作用，與磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成草酰乙酸(OAA)，OAA經(jīng)過(guò)蘋(píng)果酸脫氫酶的催化作用，進(jìn)一步被還原為蘋(píng)果酸，轉(zhuǎn)移到液泡中進(jìn)行貯存。白天，液泡中積累的蘋(píng)果酸發(fā)生轉(zhuǎn)移，運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，CO2被釋放，進(jìn)入葉綠體，進(jìn)行卡爾文循環(huán)生成有機(jī)物，關(guān)于景天科植物的說(shuō)法，正確的是(

)A.給植物提供14C標(biāo)記的14CO2，14C先后出現(xiàn)在PEPC、OAA、蘋(píng)果酸和有機(jī)物中B.上午10時(shí)，若突然降低外界CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3含量短時(shí)間內(nèi)將會(huì)下降C.景天酸代謝途徑有利于植物適應(yīng)干旱環(huán)境D.景天酸代謝途徑的植物暗反應(yīng)過(guò)程中CO2固定的產(chǎn)物為C3答案：CD【解析】CD14C先后出現(xiàn)在OAA、蘋(píng)果酸、有機(jī)物中，A錯(cuò)誤。白天氣孔關(guān)閉，突然降低外界CO2濃度對(duì)CAM植物光合作用無(wú)影響，B錯(cuò)誤。CAM植物也進(jìn)行卡爾文循環(huán)，所以CO2固定的產(chǎn)物也為C3，D正確。三、非選擇題11.（2024·長(zhǎng)沙市一中高三月考）淀粉和蔗糖是光合作用的兩種主要產(chǎn)物，馬鈴薯葉片合成的有機(jī)物主要運(yùn)向塊莖儲(chǔ)存，番薯葉片合成的有機(jī)物主要運(yùn)向塊根儲(chǔ)存。Ⅰ.下圖是馬鈴薯和番薯光合作用產(chǎn)物的形成及運(yùn)輸示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)光反應(yīng)為過(guò)程Ⅱ提供的物質(zhì)是

，葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生蔗糖的場(chǎng)所是

。(2)如果突然將太陽(yáng)光照改為相等光照強(qiáng)度的藍(lán)紫色光照，其他條件不變，則短時(shí)間內(nèi)物質(zhì)B的含量變化是

。(3)研究人員將酵母菌蔗糖酶基因轉(zhuǎn)入番薯，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的常用方法

（填1種即可）。ATP和NADPH細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)升高花粉管通道法（或農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法）Ⅱ.下圖為馬鈴薯塊莖細(xì)胞內(nèi)電子傳遞鏈過(guò)程中部分物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(4)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的還原性物質(zhì)所攜帶的電子經(jīng)電子傳遞鏈最終傳遞給O2。O2濃度的降低會(huì)__________（填“促進(jìn)”或“抑制”）丙酮酸運(yùn)進(jìn)線粒體，原因是__________________________________________________________________________________________________。抑制

丙酮酸通過(guò)線粒體內(nèi)膜需借助膜兩側(cè)建立的H＋濃度梯度，而O2濃度的降低不利于膜兩側(cè)H＋濃度梯度的建立12.（2024·河南省八市重點(diǎn)高中模擬）5－氨基乙酰丙酸(ALA)是包括葉綠素在內(nèi)的多種卟啉化合物進(jìn)行生物合成的關(guān)鍵前體物質(zhì)。研究人員欲探究外施ALA對(duì)蘿卜葉片光合作用的影響，將長(zhǎng)勢(shì)相同的蘿卜幼苗均分為3組，分別用不同濃度的ALA處理，一段時(shí)間后測(cè)定光合作用指標(biāo)，部分結(jié)果如圖1、圖2所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)蘿卜幼苗施用ALA一段時(shí)間后，可用

提取基部葉片中的光合色素。通過(guò)測(cè)量色素提取液對(duì)

（填“紅光”或“藍(lán)紫光”）的吸收百分比，計(jì)算出葉綠素的含量，不選用上述另一種顏色光的理由是_____________________________________。(2)本實(shí)驗(yàn)中，蘿卜葉片凈光合速率的檢測(cè)指標(biāo)是____________________________________，施用ALA對(duì)蘿卜

（填“基部”“中部”或“頂部”）葉片的凈光合速率影響最不顯著。施用ALA會(huì)提高蘿卜基部葉片的光合速率，根據(jù)圖1分析，判斷依據(jù)是___________________________________________________________________。無(wú)水乙醇紅光

葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都吸收藍(lán)紫光

光照條件下單位時(shí)間內(nèi)CO2的吸收量頂部

圖1中，與對(duì)照組相比，施用ALA提高了蘿卜基部葉片總?cè)~綠素a、b含量(3)研究表明，在弱光條件下，用10mg/LALA澆灌蘿卜幼苗根系，蘿卜幼苗的抗寒性增強(qiáng)。有人認(rèn)為，蘿卜幼苗抗寒性的增強(qiáng)不是由弱光條件培養(yǎng)引起的，而是由ALA澆灌根系引起的。某興趣小組欲驗(yàn)證上述結(jié)論，請(qǐng)以蘿卜幼苗葉片中可溶性蛋白的含量為檢測(cè)指標(biāo)（可溶性蛋白的含量越高，則抗寒性越強(qiáng)），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路及預(yù)期結(jié)果：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。